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FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES

einerseits selbst zu erneuern (Self-renewal) und andererseits verschieden determi-
nierte Progenitorzellen hervorbringen zu können (Differenzierung). In diesem
Gleichgewicht aus Selbsterneuerung und Geweberegeneration bleibt die Frage, in
wieweit der Effekt der Alterung auch adulte Stammzellen umfasst. Einerseits wird
die Regenerationskraft dieser Stammzellen im Laufe des Lebens durch besondere
Abwehrmechanismen erhalten, wie beispielsweise eine sehr geringe Zellteilungsge-
schwindigkeit, eine gesteigerte Telomeraseaktivität und extrazelluläre Transport-
mechanismen für toxische Substanzen (Multiple Drug Resistance Gene) (Ho et al.
2005; Wagner et al. 2004). Dennoch akkumulieren im Laufe des Lebens auch zell-
biologische und genetische Defekte in den Stammzellen und die Anzahl der mög-
lichen Zellteilungen scheint limitiert zu sein. Darüber hinaus belegen mehrere aktu-
elle Untersuchungen, dass Alterungsvorgänge nicht nur auf zellintrinsischen Verän-
derungen beruhen, sondern auch durch Regulation durch das zelluläre Milieu, der
sogenannten „Stammzellnische“, reguliert werden (Wagner et al. 2008a).
Hämatopoetische und Mesenchymale Stammzellen
Ausgangspunkt der humanen Blutbildung ist eine geringe Anzahl von hämatopoeti-
schen Blutstammzellen (HSC) im Knochenmark. Diese gewährleistet ein Leben lang
Nachschub an verschiedenen Zelltypen des Blutes. Doch auch die Hämatopoese
wird von Alterungsvorgängen erfasst. Einerseits spiegelt sich dieser Prozess in einer
zunehmendenVerfettung des Knochenmarks und anderseits in altersbedingten Anä-
mien, Gerinnungsstörungen und einer Abnahme der Immunfunktion wider. Unter-
suchungen am Mausmodell zeigten, dass diese Veränderungen sich auch in einem
unterschiedlichen Genexpressionsmuster von jungen und alten HSC widerspiegeln.
Aus diesem Grund erörtern wir im Rahmen unseres Projektes die These, dass sich
auch humane HSC von unterschiedlich alten Spendern hinsichtlich ihrer globalen
Genexpression und DNA-Methylierung unterscheiden.
Mesenchymale Stammzellen (MSC) stellen einen weiteren Typ von multipo-
tenten adulten Stammzellen dar, die hohe Erwartungen in der regenerativen Medi-
zin wecken. Unter geeigneten Bedingungen können MSC in Knochen-, Knorpel-,
Fett- und Muskel-Zellen differenzieren (Abb. 1) (Wagner and Ho 2007). Im Gegen-
satz zu den HSC können MSC auch in vitro kultiviert und expandiert werden (Horn
et al. 2008). Im Laufe von etwa 7 bis 15 Zellpassagen tritt dabei eine Seneszenz der
Zellen auf, die zum Proliferationsstop und schließlich zum Zelltod führt. Dieses Phä-
nomen der Zellalterung in den seneszenten Passagen im Rahmen der Zellkultivie-
rung wurde ursprünglich an Fibroblasten beschrieben und stellt das so genannte
„Hayflick Limit“ dar. Die molekularen Mechanismen dieses Phänomens sind bis
heute nicht eindeutig aufgeklärt, doch seit der Erstbeschreibung wird ein Zusam-
menhang mit der Alterung des Gesamtorganismus diskutiert.
Genexpressionsveränderungen im Rahmen der Alterung
Um die molekularen Veränderungen der in vitro Seneszenz zu untersuchen, haben
wir im Rahmen unseres Projektes bereits Genexpressionsprofile von mesenchyma-